Question

某兴趣小组的学生根据活泼金属Mg与CO₂发生反应，推测活泼金属钠也能与CO₂发生反应，因此实验小组用下列装置进行“钠与二氧化碳反应”的实验探究（尾气处理装置已略去）．已知：常温下，CO能使一些化合物中的金属离子还原．例如：PdCl₂+CO+H₂O=Pd↓+CO₂+2HCl，反应生成黑色的金属钯，此反应也可用来检测微量CO的存在．

请回答下列问题：
（1）通常实验室制取CO₂气体的离子方程式是

 

，装置B中应盛放的试剂是

 

溶液，装置C中应盛放的试剂是

 

．
（2）检查装置的气密性完好并装入药品后，在点燃酒精喷灯前，必须进行的操作是

 

，待装置

 

（填写字母）中出现

 

现象时，再点燃酒精喷灯，这步操作的目的是

 

．
（3）待反应完全后，停止加热，仍继续通二氧化碳，直至反应管冷却．停止加热前是否需要先断开D和E的连接处？为什么？

 

．
（4）假设CO₂气体为足量，在实验过程中分别产生以下①、②两种不同情况，请分析并回答问题：
①若装置F中溶液无明显变化，取少量固体生成物与足量的盐酸反应后，有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，且固体有剩余，则钠与二氧化碳反应的化学方程式是

 

．
②若装置F中有黑色沉淀生成，取少量该固体与足量的盐酸反应后，也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，且固体无剩余，则钠与二氧化碳反应的化学方程式是

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：装置A：为二氧化碳发生装置，CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；装置B：用饱和的碳酸氢钠溶液，除去二氧化碳中的HCl，装置C：为干燥装置，用浓H₂SO₄吸收二氧化碳中的水蒸气，装置D：钠与二氧化碳反应，可能发生4Na+3CO₂

高温  .

2Na₂CO₃+C或2Na+2CO₂

高温  .

Na₂CO₃+CO；钠为活泼金属，反应需要排尽装置内的空气，装置E：当E装置中产生白色沉淀，说明空气中的二氧化碳排尽，再加热D处的酒精灯发生反应；装置F：若装置F中溶液无明显变化，取少量固体生成物与足量的盐酸反应后，有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，且固体有剩余，发生：4Na+3CO₂

高温  .

2Na₂CO₃+C；若装置F中有黑色沉淀生成，取少量该固体与足量的盐酸反应后，也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，且固体无剩余，发生2Na+2CO₂

高温  .

Na₂CO₃+CO；
（1）实验室常用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳，制得的二氧化碳中含有氯化氢和水蒸气，利用装置B除氯化氢，利用装置C除水蒸气，根据除杂物质选择试剂；
（2）为避免空气的影响，实验前先通二氧化碳充满装置后，再点燃酒精喷灯；
（3）根据该实验的实验步骤中的注意事项考虑：实验完毕不能立即停止通二氧化碳，实验结束后持续通入二氧化碳，不会使液体倒吸，不需要断开；
（4）①装置F中无明显现象，证明没有CO生成，装置D中残留固体（有两种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，其中一种固体为碳酸钠，另一种固体为C；
②装置D中的残留固体（只有一种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，说明生成碳酸钠，装置F中有黑色沉淀，说明PdCl₂溶液能被CO还原得到黑色的Pd，所以反应产物为碳酸钠和CO．

解答： 解：装置A：为二氧化碳发生装置，CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；装置B：用饱和的碳酸氢钠溶液，除去二氧化碳中的HCl，装置C：为干燥装置，用浓H₂SO₄吸收二氧化碳中的水蒸气，装置D：钠与二氧化碳反应，可能发生4Na+3CO₂

高温  .

2Na₂CO₃+C或2Na+2CO₂

高温  .

Na₂CO₃+CO；钠为活泼金属，反应需要排尽装置内的空气，装置E：当E装置中产生白色沉淀，说明空气中的二氧化碳排尽，再加热D处的酒精灯发生反应；装置F：若装置F中溶液无明显变化，取少量固体生成物与足量的盐酸反应后，有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，且固体有剩余，发生：4Na+3CO₂

高温  .

2Na₂CO₃+C；若装置F中有黑色沉淀生成，取少量该固体与足量的盐酸反应后，也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出，且固体无剩余，发生2Na+2CO₂

高温  .

Na₂CO₃+CO；
（1）实验室常用碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳，反应方程式为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；制得的二氧化碳中含有氯化氢和水蒸气，利用装置B饱和NaHCO₃除氯化氢，利用装置C浓H₂SO₄除水蒸气；
故答案为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；饱和NaHCO₃；浓H₂SO₄；
（2）为了避免空气中氧气、水蒸气影响探究二氧化碳和钠反应的产物分析，需要先把装置中空气排出，所以打开Ⅲ的导气管活塞，先通一会CO₂气体，使装置充满二氧化碳气体后再点燃酒精喷灯；
故答案为：打开止水夹；E；澄清的石灰水变浑浊；排出该装置中的空气；
（3）该实验推测活泼金属钠也能与CO₂发生反应，实验完毕不能立即停止通二氧化碳，实验结束后持续通入二氧化碳，直至反应管冷却，所以E中的溶液不会倒吸到D管，不需要断开，
故答案为：不需要，因为有二氧化碳不断地通入，所以E中的溶液不会倒吸到D管；
（4）①装置F中无明显现象，证明没有CO生成，装置D中残留固体（有两种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，其中一种固体为碳酸钠，另一种固体为C，反应的方程式为4Na+3CO₂

高温  .

2Na₂CO₃+C，
故答案为：4Na+3CO₂

高温  .

2Na₂CO₃+C；
②由题意可知，装置D中的残留固体（只有一种物质）加盐酸有能使石灰水变浑浊的气体放出，说明生成碳酸钠，装置F中有黑色沉淀，说明PdCl₂溶液能被CO还原得到黑色的Pd，所以反应产物为碳酸钠和CO，反应的化学方程式为2Na+2CO₂

高温  .

Na₂CO₃+CO，故答案为：2Na+2CO₂

高温  .

Na₂CO₃+CO．

点评：本题考查了物质性质的实验设计验证分析应用，主要是钠及其化合物性质的判断理解，掌握基础是关键，题目难度中等．